JPS61154126A - Wafer alignment mark - Google Patents

Wafer alignment mark

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JPS61154126A
JPS61154126A JP59273784A JP27378484A JPS61154126A JP S61154126 A JPS61154126 A JP S61154126A JP 59273784 A JP59273784 A JP 59273784A JP 27378484 A JP27378484 A JP 27378484A JP S61154126 A JPS61154126 A JP S61154126A
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layer
mark
thickness
alignment mark
mask
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Hiroyuki Funatsu
舟津 博幸
Norio Moriyama
森山 徳生
Hisamitsu Mitsutomi
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the mask alignment by overlaying, on the edge of a dark film portion of a mask alignment mark, film layers consisting of first and second sections having different total thicknesses, with the difference being such that their reflectivity cycles are deviated from each other when they are irradiated with monochromatic light for mask alignment. CONSTITUTION:Background regions 11l and 11R have an oxide layer of a silicon wafer 13, that is a material layer for first gate oxide layer 14. Both mark regions 12L and 12R have a material layer for field oxide layer 15 instead of the material layer for first gate oxide layer 14, and the thickness of the layer 15 is different from that of the layer 14. The right-hand alignment mark has thicknesses different from those of the left-hand alignment mark, both in the background and mark regions, by 100Angstrom corresponding to the difference in thickness in a gate electrode material layer 16 plus 800Angstrom corresponding to the thickness of a material layer for second gate oxide layer 17. When the total difference in thickness between the first background region 11L and the second background region 11R is thus approximately 900Angstrom , their phases of reflectivity on a G line of mercurgty is deviated from each other by about a half wavelength.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はアライメント・マークに関し、更に具体的に
は、半導体装置に付され、製造工程中忙用いられる写真
食刻用のウェハーアライメント・マークに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) This invention relates to alignment marks, and more specifically to wafer alignment marks for photolithography that are attached to semiconductor devices and used during the manufacturing process. .

(従来の技術) 半導体装置を製造するに当たっては、拡散選択マスクの
形成、コンタクト・ホールの形成あるいは配線層の形成
等の為に複数回のフォトリソ工程が行なわれる。このフ
ォトリン工程では、ノターンを正確に所望の位置に形成
するために、マスクに付されたアライメント・マークと
ウェハーに付されたアライメント・マークによって位置
合わせすなわちマスク合わせを行なっている。
(Prior Art) In manufacturing a semiconductor device, photolithography steps are performed multiple times to form a diffusion selection mask, a contact hole, a wiring layer, and the like. In this photolithography process, in order to accurately form the noturns at desired positions, positioning, that is, mask alignment, is performed using alignment marks attached to the mask and alignment marks attached to the wafer.

この様なマスク合わせを相対位置良く行なうために、従
来よシ、例えば特公昭56−13379号公報あるいは
特公昭56−12012号公報に示す様にクエハーある
いはマスクに付されるアライメント・マークの形状の工
夫等を行なっている。
In order to perform such mask alignment with good relative position, conventional techniques have been used to improve the shape of alignment marks attached to the quadrature or mask, as shown in Japanese Patent Publication No. 56-13379 or Japanese Patent Publication No. 56-12012. We are making improvements.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながらこれらの工夫は、マスク合わせ作業中、マ
スクのアライメント・マークのエツジがウェハーに対し
明瞭であるとともにウェハーアライメント・マークのマ
ーク部分と背景部分との境界も明瞭である場合には有効
であるが、これらのうちいずれかでも不明瞭となると、
マスクとウェハーとの相対位置が検出できなくなるので
役に立たなくなる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, these techniques do not only ensure that the edge of the mask alignment mark is clear with respect to the wafer during mask alignment work, but also that the boundary between the mark part of the wafer alignment mark and the background part is also clear. It is effective if it is clear, but if any of these are unclear,
It becomes useless because the relative position of the mask and wafer cannot be detected.

この様な問題は、近年用いられる様になった自動アライ
メント装置で単色光を用いる様になって発生してきたも
のである。その理由を以下に説明する。
Such problems have arisen as automatic alignment devices that have come into use in recent years use monochromatic light. The reason for this will be explained below.

kウェハーアライメント・マークは、透明でかつ屈折率
の異なる多数の層、例えば5r02層ポリシリコン層、
PSG層等をそれぞれ任意の厚さで積層し構成されてお
シ、マスク合わせ中は更にこの上にレノスト層が積層さ
れる。この各層から反射される光が干渉し、みかけ上反
射がほとんどなくなって、ウェハーアライメント・マー
クが暗くなることがあるからである。
The k-wafer alignment mark is made of many layers that are transparent and have different refractive indexes, such as a 5R02 polysilicon layer,
It is constructed by laminating PSG layers and the like with arbitrary thicknesses, and a Renost layer is further laminated thereon during mask alignment. This is because the light reflected from each layer may interfere with each other, causing almost no reflection and causing the wafer alignment mark to become dark.

この様にウェハーアライメント・マークが暗くなって、
マスクのアライメント・マークのエツジ若しくはウェハ
ーアライメント・マークのマーク部分と背景部分との境
界が不明瞭となる状態を第2図、第3図を用いて説明す
る。
As you can see, the wafer alignment mark becomes dark,
A state in which the boundary between the edge of the mask alignment mark or the mark portion of the wafer alignment mark and the background portion becomes unclear will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図(、)はウェハーアライメント・マークの平面図
であって、背景部分21中に白部分又は凹部分からなる
マーク部分22が形成されている。ウェハーアライメン
ト・i−りの存在の認識は、ここから反射した光を観察
することによシ行なうので、ウェハーアライメント・マ
ークが第2図(、)の様に観察できるときは、背景部分
21及びマーク部分22の両方からの反射光を観測でき
るときである。このとき、背景部分21とマーク部分2
2との境界23は、斜面であるため、背景部分21及び
マーク部分22と異なる方向に光を反射し、暗線となっ
て現われる。
FIG. 2(,) is a plan view of a wafer alignment mark, in which a mark portion 22 consisting of a white portion or a concave portion is formed in a background portion 21. The presence of the wafer alignment mark can be recognized by observing the light reflected from it, so when the wafer alignment mark can be observed as shown in Figure 2 (,), the background portion 21 and This is the time when reflected light from both mark portions 22 can be observed. At this time, the background part 21 and the mark part 2
Since the boundary 23 with the mark 2 reflects light in a direction different from that of the background portion 21 and the mark portion 22, it appears as a dark line.

第2図(b)はマスクのアライメント・マークの平面図
である。この暗膜部分24は石英ガラス板等にクロム等
の光を遮断する層を形成して成る。窓部分25は、光を
遮断する層が除去されていて、石英ガラス板等の透明材
質のみからなる。暗膜部分は、マスク合わせ作業中、ウ
ェハーから反射された光を通過させないので、必らず暗
ぐ観測される。
FIG. 2(b) is a plan view of the alignment marks on the mask. The dark film portion 24 is formed by forming a light blocking layer such as chromium on a quartz glass plate or the like. The window portion 25 has the light blocking layer removed and is made only of a transparent material such as a quartz glass plate. The dark film portion does not allow light reflected from the wafer to pass through during the mask alignment process, so it is always observed as dark.

この様なウェハー7ライメント・マークとマスクのアラ
イメント・マークを合わせて位置合わせを行なう際、ア
ライメント・マークの見え方には、4通シある。第1に
、背景部分21及びマーク部分22がともに明るい場合
である。この場合は、マーク部分22は境界23の暗線
によって検出することかでき、マスクの暗膜部分24も
背景部分21とのコントラスト差が大きく、そのエツジ
26の検出も容易である。第2に背景部分2Iが明るく
マーク部分22が暗い場合である。この場合は明るい背
景部分21が暗いマーク部分22と暗い暗膜部分24と
の間にはさまれる為、境界23すなわちマーク部分22
のエツジも暗膜部分 24のエツジ26も容易に検出で
きる。この様に、第1の場合及び第2の場合はマスク合
わせが容易である。
When alignment is performed by aligning the wafer 7 alignment mark with the mask alignment mark, there are four ways in which the alignment mark can be seen. First, there is a case where both the background portion 21 and the mark portion 22 are bright. In this case, the mark portion 22 can be detected by the dark line of the boundary 23, and the dark film portion 24 of the mask also has a large contrast difference with the background portion 21, making it easy to detect its edge 26. The second case is when the background portion 2I is bright and the mark portion 22 is dark. In this case, since the bright background portion 21 is sandwiched between the dark mark portion 22 and the dark dark film portion 24, the boundary 23, that is, the mark portion 22
The edges of the dark film portion 24 and the edges 26 of the dark film portion 24 can be easily detected. In this way, mask alignment is easy in the first case and the second case.

第3の場合、第4の場合は、マスク合わせができない場
合であるか、小めて困難な場合であって、これを第3図
(、)及び(b)を用いて説明する。
The third and fourth cases are cases where mask alignment is impossible or rather difficult, and will be explained using FIGS. 3(,) and (b).

尚、以下この様な平面図において、斜線部分は暗い部分
を示すものである。斜線部分として、密度の濃い方(左
傾斜線)は、マスクの7ライメント・マークの暗膜部分
を示し、密度の薄い方(右傾斜a)はマスクのアライメ
ント・マークの暗い部分を示している。
Note that in the following plan views, hatched areas indicate dark areas. As for the hatched area, the denser area (left slanted line) indicates the dark part of the 7 alignment mark on the mask, and the less dense area (right slanted line a) indicates the dark area of the alignment mark on the mask. .

(、)は第3の場合を示す。これは背景部分2Iが暗く
マーク部分22が明るい場合である。この場合は背景部
分2Zとマーク部分22のコントラスト差によシ、マー
ク部分22の二ツノ23の検出は容易である。しかしな
がら、背景部分21及び暗膜部分24がともに暗いので
、暗膜部分24のエツジ26を検出することはできず、
位置合わせはできない。
(,) indicates the third case. This is the case when the background portion 2I is dark and the mark portion 22 is bright. In this case, the two horns 23 of the mark portion 22 can be easily detected due to the contrast difference between the background portion 2Z and the mark portion 22. However, since both the background portion 21 and the dark film portion 24 are dark, the edge 26 of the dark film portion 24 cannot be detected.
Alignment is not possible.

(b)は第4の場合を示す。これは背景部分21及びマ
ーク部分22がともに暗い場合である。この場合は全体
が暗くなシ、境界23及び暗膜部分24のエツジ26を
共に検出することはできなくなって、位置合わせはでき
ない。
(b) shows the fourth case. This is a case where both the background portion 21 and the mark portion 22 are dark. In this case, since the entire image is dark, both the boundary 23 and the edge 26 of the dark film portion 24 cannot be detected, and alignment cannot be performed.

以上の様に、ウェハーアライメント・マークが暗くなる
のは前述の様に、ウェハーアライメント・マークを構成
する各層での反射が干渉する為であるが、これを1層の
場合を例とし、層厚をd11層光の波長をλとして説明
する。
As mentioned above, the reason why the wafer alignment mark becomes dark is because reflections from each layer that make up the wafer alignment mark interfere with each other. will be explained assuming that the wavelength of the d11 layer light is λ.

光が透明の層に照射されるとその上面及び下面で反射が
生ずる。下面で反射された光は上面で反射された光よ多
層中を往復する分だけ長い距離な進むこととなシ、上面
で反射する光と下面で反射する光は2 nd (nは屈
折率)の位相差が生ずる。
When light is irradiated onto a transparent layer, reflection occurs on its top and bottom surfaces. The light reflected on the bottom surface travels a longer distance than the light reflected on the top surface as it travels back and forth through the multilayer, and the light reflected on the top surface and the light reflected on the bottom surface are 2nd (n is the refractive index). A phase difference occurs.

この位相差によシ光の干渉が生じ、層の明るさが変わる
が、これを反射率と定義し、波長と反射率の関係をグラ
フに示せば第4図の様な周期曲線となる。グラフによれ
ば位相差1/2λで反射率が最小となる。従って層厚d
がλ/ 4 nとなるときく反射率が最小となシ、ウェ
ハーアライメント・マークはマスク合わせを行なうこと
ができない暗い状態となるのである。
This phase difference causes light interference and changes the brightness of the layer. This is defined as reflectance, and if the relationship between wavelength and reflectance is plotted on a graph, it becomes a periodic curve as shown in FIG. According to the graph, the reflectance is minimum at a phase difference of 1/2λ. Therefore, the layer thickness d
When becomes λ/4n, the reflectance is at its minimum and the wafer alignment mark is in a dark state where mask alignment cannot be performed.

実際の半導体装置に形成するウェハーアライメント・マ
ークは、多層の層からなシ、それぞれの層で材料が異な
るとともに屈折率が異なる。又、1つのウェハー上であ
っても、各層は場所ごとに厚さにばらつきが生じ、しば
しば第3の場合若しくは第4の場合に陥シ、マスク合わ
せができない様になる。特に、P2O層等による層間絶
縁層の7オトリンエ程では、P2O層の層厚の制御が困
難な上に層厚が厚い為に、この様な問題が発生しやすい
Wafer alignment marks formed on actual semiconductor devices are made up of multiple layers, and each layer is made of a different material and has a different refractive index. Further, even on one wafer, the thickness of each layer varies from place to place, and often defects occur in the third or fourth case, making mask alignment impossible. In particular, in the case of an interlayer insulating layer made of a P2O layer or the like, such a problem is likely to occur because it is difficult to control the layer thickness of the P2O layer and the layer thickness is large.

(問題点を解決する為の手段) 本発明は、ウェハー上に背景部分とマーク部分を有し、
この背景部分とマーク部分がフィールド酸化層とr−)
酸化層との厚さの差によシ識別される様構成され、これ
ら酸化層上に透明な層を有し、これら背景部分又はマー
ク部分のうち一方の部分のみにマスクの7ライメントマ
ークの暗膜部分が重ねられ、単色光を照射し、前記暗膜
部分とのコントラスト差によシ該暗膜部分のエツジを検
出しマスク合わせを行なうウェハーアライメント・マー
クの、背景部分又はマーク部分のうち少なくとも前記暗
膜部分のエツジと重なる部分を、前記酸化層上の透明層
の厚さの異なる第1の部分及び第2の部分から構成し、
この両部分で前記単色光における反射率の位相の周期が
異なる様構成し、この両部分の反射率が同時に小さくな
ることがない様にしたものである@ (作 用) 本発明は、以上の様にウェハーアライメント・マークの
背景部分又はマーク部分のうち、マスクのアライメント
・マークの暗膜部分のエツジと重なる部分が、反射率の
異なる第1の部分と、第2の部分とから構成されている
為、一方の反射率が低くなりて暗くなりた場合、他方の
反射率は高くなって明るくなる為、この明るい部分と暗
い暗膜部分とのコントラスト差が大きくなシ、暗膜部分
のエツジが検出できるのである。
(Means for solving the problem) The present invention has a background part and a mark part on a wafer,
This background part and mark part are the field oxide layer r-)
It is configured so that it can be identified by the difference in thickness with the oxide layer, and has a transparent layer on these oxide layers, and the dark side of the 7 alignment marks of the mask is present only in one of these background areas or mark areas. At least the background portion or the mark portion of a wafer alignment mark in which the film portions are overlapped, irradiated with monochromatic light, and the edge of the dark film portion is detected and mask aligned based on the contrast difference with the dark film portion. A portion overlapping with the edge of the dark film portion is composed of a first portion and a second portion of a transparent layer on the oxide layer having different thicknesses,
The two parts are configured so that the period of the phase of the reflectance in the monochromatic light is different, so that the reflectance of both parts does not become small at the same time. Similarly, the part of the background part or mark part of the wafer alignment mark that overlaps with the edge of the dark film part of the alignment mark of the mask is composed of a first part and a second part having different reflectances. Therefore, when the reflectance of one side decreases and becomes dark, the reflectance of the other side increases and becomes brighter, so the contrast difference between this bright area and the dark dark film area is large, and the edges of the dark film area are can be detected.

又、背景部分とマーク部分の境界は、上記第1の部分又
は第2の部分の少なくとも一方が明るいので、検出は容
易である。この様に、マスクのアライメント・マークの
暗膜部分のエツジ及び背景部分とマーク部分の境界がい
ずれも検出しやすいのでマスク合わせが容易にできる様
になる。
Further, the boundary between the background portion and the mark portion can be easily detected because at least one of the first portion and the second portion is bright. In this way, both the edge of the dark film portion of the mask alignment mark and the boundary between the background portion and the mark portion can be easily detected, so that mask alignment can be easily performed.

(実施例) 第1図は本発明の第1の実施例を説明する為の図であっ
て、(&)はウェハーアライメント・マークの平面図、
(b)はその1l−A2断面図である。尚、本発明の実
施例では、全てマスク合わせに用いる単色光をH,のG
ライン(4358X)を用いるものとして説明する。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention, in which (&) is a plan view of a wafer alignment mark;
(b) is the 11-A2 cross-sectional view. In the embodiments of the present invention, the monochromatic light used for mask alignment is H, G.
The description will be made assuming that a line (4358X) is used.

(、)において、ウェハーアライメント・マークは左側
アライメント・マークとして第1背景部分11Lと、こ
れに囲まれる様に形成された第1マーク部分12Lを有
し、右側アライメント・マークとして第2背景部分11
Rと、これに囲まれる様に形成された第2マーク部分1
2Rを有し、これら左右のアライメント・マークが隣接
した組から構成される。
In (,), the wafer alignment mark has a first background portion 11L as a left alignment mark and a first mark portion 12L formed so as to be surrounded by the first background portion 11L, and a second background portion 11 as a right alignment mark.
R and the second mark portion 1 formed so as to be surrounded by this.
2R, and is composed of a set of adjacent left and right alignment marks.

(b)においてその断面構造を説明すれば、背景部分1
1L及びZIRは、シリコンウェハー13の酸化層すな
わちSiO2層からなる第1f−)酸化層材料層14を
有する。マーク部分12L及び22Rはいずれも第1r
−)酸化層材料層14の代シにこれと厚さの異なるフィ
ールド酸化層材料層15を有する。本発明のウェハーア
ライメント・マークにおいても、     従来と同様
にこの第1ゲート酸化層材料層14とフィールド酸化層
材料層z5の厚さの違いによシ、背景部分ZIL及び1
1Rとマーク部分12L及びZ、?Rの区別をする。
If we explain the cross-sectional structure in (b), background part 1
1L and ZIR have a 1f-) oxide layer material layer 14 consisting of an oxide layer of the silicon wafer 13, ie a SiO2 layer. Mark portions 12L and 22R are both 1r
-) In place of the oxide material layer 14, there is a field oxide material layer 15 having a different thickness. In the wafer alignment mark of the present invention, as in the conventional case, due to the difference in thickness between the first gate oxide layer material layer 14 and the field oxide layer material layer z5, the background portion ZIL and 1
1R and mark part 12L and Z,? Make a distinction between R.

左側アライメント・マークは、この第1ゲート酸化層材
料層14及びフィールド酸化層材料層15上にポリシリ
コン層からなるダート電極材料層16を有し、その上に
第2ダート酸化層材料層17を有する。この実施例での
各層の厚さは、第1 r −)酸化層材料層I4が30
0 X、フィールド酸化層材料層15が5oooX、ダ
ート電極材料層16が2600X、第2ダート酸化層材
料層Z2が800Xである。
The left alignment mark has a layer of dirt electrode material 16 consisting of a polysilicon layer on the first layer of gate oxide material 14 and layer of field oxide material 15, and a second layer of dirt oxide material 17 thereon. have The thickness of each layer in this example is such that the first r-) oxide layer material layer I4 is 30
0X, the field oxide material layer 15 is 5oooX, the dirt electrode material layer 16 is 2600X, and the second dirt oxide material layer Z2 is 800X.

右側アライメント・マークは左側アライメント・マーク
から第2ダート酸化層材料層17を除去するとともにy
−ト電標材料層16を100Xエツチングし、厚さを2
500Xとしたものである。すなわち、右側アライメン
ト・マークと左側アライメント・マークとはダート電極
材料層16の厚さの差100Xと第2ダート酸化層材料
層17の有無の差800Xの合計すなわち900Xだけ
積層された各層の厚さが、背景部分及びマーク部分共に
異なる。
The right alignment mark is removed by removing the second dirt oxide material layer 17 from the left alignment mark and
- Etch the electric sign material layer 16 by 100X to a thickness of 2
500X. That is, the right alignment mark and the left alignment mark are the sum of the difference in thickness of the dirt electrode material layer 16 of 100X and the difference in the presence or absence of the second dirt oxide layer material layer 17 of 800X, that is, the thickness of each stacked layer by 900X. However, both the background part and the mark part are different.

以下、第5図及び第6図を用いて、層厚の差の合計を9
00^異ならせる理由を説明する。
Below, using Figures 5 and 6, the total difference in layer thickness is 9.
00^ Explain the reason for the difference.

第1図(a) 、 (b)に示したウェハーアライメン
ト・マークを、半導体装置の製造工程で用いる場合、そ
の後例えば眉間絶縁層及びレジスト層が積層される。こ
こで眉間絶縁層としてPSG層を例にとシ、横軸にPS
G層厚さ、縦軸に反射率をとった場合のPSG層厚さと
背景部分ZZL及びIIRの反射率の関係を示すグラフ
を第5図に示す。これはレノスト層厚を9500Xとし
、波長を水銀のGライン(4358X)とした場合の計
算機シュミレーションのグラフである。このグ:77は
、 2 n d = mλ     (暗)    ・・・
(1)2nd = (21+1)λ/2  (明)  
     ・(2)の式においてnをそれぞれの層の屈
折率、dをそれぞれの層における層厚、m及びlは正の
整数、λ=4358Xとし、それぞれの層での多重反射
を考慮しつつPSG層の厚さを変化させて反射率を計算
したものである。
When the wafer alignment marks shown in FIGS. 1(a) and 1(b) are used in the manufacturing process of a semiconductor device, for example, a glabella insulating layer and a resist layer are then laminated. Here, let's take the PSG layer as an example of the insulating layer between the eyebrows, and the horizontal axis is the PSG layer.
FIG. 5 shows a graph showing the relationship between the PSG layer thickness and the reflectance of the background portions ZZL and IIR, where the G layer thickness and the reflectance are plotted on the vertical axis. This is a graph of a computer simulation when the Lenost layer thickness is 9500X and the wavelength is the mercury G line (4358X). This graph:77 is 2nd = mλ (dark)...
(1) 2nd = (21+1)λ/2 (bright)
- In equation (2), n is the refractive index of each layer, d is the layer thickness in each layer, m and l are positive integers, λ = 4358X, and PSG is calculated while taking into account multiple reflections in each layer. The reflectance was calculated by changing the layer thickness.

図において、背景部分11L及びIIRのゲート電極材
料層I6の厚さの差及び第2ダート酸化層材料層I7の
有無の差によシ、周期関数曲線たる反射率がPSG層の
厚さにかかわらず半位相ずれている。
In the figure, due to the difference in the thickness of the gate electrode material layer I6 in the background portions 11L and IIR and the difference in the presence or absence of the second dirt oxide layer material layer I7, the reflectance as a periodic function curve changes regardless of the thickness of the PSG layer. They are half out of phase.

この様に第1背景部分11Lと第2背景部分11Rの層
厚差の合計をほぼ900Xとすると、水銀のGラインで
反射率の位相が半波長程度ずれるがこれは次のことから
指定できる。
As described above, if the total layer thickness difference between the first background portion 11L and the second background portion 11R is approximately 900X, the phase of the reflectance at the mercury G line shifts by about half a wavelength, but this can be specified from the following.

第1背景部分11Lと第2背景部分11Rは近接してい
るので、両背景部分上のPSG層の厚さは等しい。これ
を考慮して、今、わかシやすくする為、前述の多数の層
からなる複合層の背景部分の各層の屈折率を同一の値n
とした単層として考えれば、上記(1)式と(2)式は
反射率が半位相ずれている場合に相当する。すなわち、
各式において合計の厚さdがΔd異なるとすれば、 2nd    =mλ          ・・・(3
)2n(d+Δd) = (21+1)λ/2    
   ・(4)となシ、 Δd=(13−m)λ/2n+λ/4n  (1≧m 
)     ・(5)となる。
Since the first background portion 11L and the second background portion 11R are close to each other, the thickness of the PSG layer on both background portions is equal. Considering this, in order to make it easier to explain, we set the refractive index of each layer in the background part of the composite layer consisting of many layers to the same value n.
If considered as a single layer with That is,
If the total thickness d in each equation differs by Δd, then 2nd = mλ...(3
)2n(d+Δd) = (21+1)λ/2
・(4) Tonashi, Δd=(13-m)λ/2n+λ/4n (1≧m
) ・(5) becomes.

本実施例の場合1=mであって、層厚差は第2ダート酸
化層材料層17からなるのが主であるから、この屈折率
的1.4をnに用いればΔdはほぼ780Xとなる。実
際には多層であって多層の屈折率、多重反射等を考慮し
なければならないので実施例の値とは一致していない。
In the case of this example, 1=m, and the difference in layer thickness mainly consists of the second dirt oxide layer material layer 17, so if this refractive index of 1.4 is used for n, Δd becomes approximately 780X. Become. In reality, the values do not match the values in the example because there are multiple layers and the refractive index of the multiple layers, multiple reflections, etc. must be taken into consideration.

尚、第6図では背景部分ZIL及びIIRについて示し
ているマーク部分12L及び12Hについても同様のこ
とが成シ立っ。
Incidentally, in FIG. 6, the same holds true for the mark portions 12L and 12H shown for the background portions ZIL and IIR.

以上説明した様に反射率の位相のずれは半位相ずれてい
る場合が最適である。実際の7ライメント装置において
は、反射光の検知感度が機種にょシ差があるので、一義
的には決められないが、およそ反射率が十数チあればマ
スク合わせをすることができる明るさとなるので、−の
アライメント・マークの反射率がそれ以下になったとき
に他の7ライメント・マークの反射率がそれ以上になる
程度に反射率の位相をずらしてあれば必らず、マスク合
わせができる様になる。又、素子形成のプロセスによる
理由等によう、反射率の位相のずれの範囲を上記の範囲
内にすることができない場合であっても、マスク合わせ
ができない割合を減少させることができる。現在用いら
れているアライメント装置では、この位相のずれが半位
相を最適値として前後174位相のずれの範囲となる様
に設定するとよい。
As explained above, it is optimal for the phase shift of the reflectance to be half a phase shift. In actual 7-line devices, the detection sensitivity of reflected light varies between models, so it cannot be determined unambiguously, but if the reflectance is around 10 or so, it will be bright enough to match the mask. Therefore, if the phase of the reflectance is shifted to such an extent that when the reflectance of the - alignment mark becomes less than that, the reflectance of the other 7 alignment marks becomes greater than that, then mask alignment will always be possible. I will be able to do it. Further, even if it is not possible to bring the range of the phase shift of reflectance within the above range due to reasons such as the process of forming the element, the rate of failure in mask alignment can be reduced. In the currently used alignment apparatus, it is preferable to set this phase shift so that it is within a range of 174 phases before and after, with the half phase being the optimum value.

この様なウェハーアライメント・マークを用いて、マス
ク合わせを行なうと、アライメント・マークの見え方は
、280層の厚さが第5図A又はBの範囲である場合に
は第6図(a) 、 (b)又はこれらの左右が反転し
た場合となる。
When mask alignment is performed using such wafer alignment marks, the appearance of the alignment marks will be as shown in Figure 6(a) if the thickness of the 280 layers is within the range of Figure 5A or B. , (b) or when these left and right sides are reversed.

本実施例のウェハーアライメント・マークにおいて、左
側アライメント・マークは従来と同じ層構成からなるの
で従来例の第3図、(JL) 、 (b)すなわち第3
の場合、第4の場合と対応させである。尚、右側アライ
メント・マークがそれぞれ第3の場合、第4の場合に対
応するときは、第6図(a) l (b)の左右が反転
した場合に対応する。
In the wafer alignment mark of this embodiment, the left alignment mark has the same layer structure as the conventional example, so it is different from the conventional example shown in FIGS.
The case corresponds to the fourth case. Note that the cases where the right alignment mark is the third and fourth cases correspond to cases where the left and right sides of FIGS. 6(a) and 1(b) are reversed.

第6図(、)において、左側アライメント・マークは、
第1背景部分IZLは暗く、第1マーク部分12Lは明
るいので、第3の場合に相当し、マスク合わせはできな
い。しかしながら、右側アライメント・マークの第2背
景部分11Rは第1背景部分11Lに対し反射率が半位
相分ずれている為、明るくなシ、同じく第2マーク部分
12Rは暗くなる。従って左側アライメント′・マーク
が第3の場合となるときは、右側アライメント・マーク
は第2の場合となるので、この右側アライメント・マー
ク上で走査線を走査させて、マスク合わせを行なうこと
ができる様になるのである。
In Figure 6 (,), the left alignment mark is
Since the first background portion IZL is dark and the first mark portion 12L is bright, this corresponds to the third case, and mask alignment cannot be performed. However, since the reflectance of the second background portion 11R of the right alignment mark is shifted by a half phase with respect to the first background portion 11L, the second mark portion 12R is bright, while the second background portion 12R is dark. Therefore, when the left alignment mark is in the third case, the right alignment mark is in the second case, so mask alignment can be performed by scanning the scanning line on this right alignment mark. It becomes like that.

第6図(b)においては、左側アライメント・マークは
第1背景部分FIL及び第1マーク部分I2Lのいずれ
も暗いので、第4の場合に相当し、マスク合わせはでき
ない。この場合も同様に右側アライメント・マークの第
2背景部分11R及び第2マーク部分12Rは反射率が
左側アライメント・マークに対し反射率が半位相分ずれ
ている。従りて右側アライメント・マークは第1の場合
となシ、この右側アライメント・マーク上で走査線を走
査させてマスク合わせを行なうことができる様になる。
In FIG. 6(b), since both the first background portion FIL and the first mark portion I2L of the left alignment mark are dark, this corresponds to the fourth case, and mask alignment cannot be performed. In this case as well, the reflectance of the second background portion 11R and second mark portion 12R of the right alignment mark is shifted by a half phase with respect to that of the left alignment mark. Therefore, unlike the first case, the right alignment mark can be scanned with a scanning line to perform mask alignment.

ここで、280層の厚さが第5図中Cの領域にあるとき
は、アライメント・マークはいくぶん暗くなるが、左側
も右側もマスク合わせができる程度でほぼ同じ明るさを
有するため、このいずれの7ライメント・マーク上で走
査線を走査させても、位置合わせをすることができる。
Here, when the thickness of 280 layers is in the region C in Fig. 5, the alignment mark becomes somewhat dark, but since both the left and right sides have almost the same brightness to the extent that mask alignment is possible, both Positioning can also be achieved by scanning a scanning line over the 7 alignment marks.

尚、本実施例では、900X除去した部分を右側アライ
メント・マークの第2背景部分ZZR及び第2マーク部
分12RIIC設けたが、左右の7ライメント・マーク
が逆となっても良い。又、層厚差は、本実施例の様に背
景部分及びマーク部分の両方に設ける必要はなく、マス
クの7ライメント・マークと重なる部分のみに設けても
良い。その理由は、背景部分FIL又はIIHの一方さ
え明るくなれば、アライメント・マークは前述の第1の
場合又は第2の場合に対応して、マスク合わせができる
様になるからである。
In this embodiment, the portion removed by 900X is provided as the second background portion ZZR and the second mark portion 12RIIC of the right alignment mark, but the left and right seven alignment marks may be reversed. Further, the layer thickness difference does not need to be provided in both the background portion and the mark portion as in this embodiment, but may be provided only in the portion overlapping with the 7 alignment mark of the mask. The reason for this is that if only one of the background portions FIL or IIH becomes bright, the alignment mark can be used for mask alignment corresponding to the first or second case described above.

第7図は、本発明の第2の実施例を説明する為の図で、
ウェノ・−7ライメント・マークとマスクの72イメン
ト・マークを重ねて、位置合わせをしている状態を示す
FIG. 7 is a diagram for explaining the second embodiment of the present invention,
The Ueno-7 alignment mark and the 72 alignment mark on the mask are overlapped to show the state of alignment.

第7図(、)〜(d)において、ウェハーアライメント
・マークの第1背景部分71は第1の実施例の第1背景
部分ZILと同様な構成すなわち、300Xの第1r−
)酸化層材料層、この上に形成された2600Xのダー
ト電極材料層、この上に形成された800Xの第2f−
)酸化層材料層を有する。
In FIGS. 7(,) to (d), the first background portion 71 of the wafer alignment mark has the same structure as the first background portion ZIL of the first embodiment, that is, the first r-
) Oxide layer material layer, 2600X dirt electrode material layer formed on this, 800X second f-
) having an oxide layer material layer.

第2背景部分72は第1の実施例の第2背景部分ZIR
と同様な構成すなわち、ダート電極材料層を2500X
とし第2?−)酸化層材料層を除去した構成とする。マ
ーク部分73は、第1の実施例のマーク部分12L又は
Z2RC)$ずれでも良くこれら第1背景部分、及び第
2背景部分を含む背景部分の中央、言い換えれば、マス
クのアライメント・マークの中央に位置させてマスク合
わせをすることができる様な位置に形成する。第1背景
部分71と第2背景部分72は、マスク合わせをする際
の走査線74及び75が同じ背景部分を通る様な位置関
係とする。すなわち、第7図(、)に示す様に走査線7
4及び75がマーク部分73の端を通る場合には、背景
部分については第1背景部分71のみを通シ、第7図(
C)に示す様にマーク部分73の中央を通る場合には第
2背景部分72のみを通る様に構成されている。
The second background portion 72 is the second background portion ZIR of the first embodiment.
A similar configuration, i.e., the dart electrode material layer was
Toshi no 2? -) A structure in which the oxide layer material layer is removed. The mark portion 73 may be located at the center of the background portion including the first background portion and the second background portion, in other words, at the center of the alignment mark of the mask, which may be offset from the mark portion 12L or Z2RC of the first embodiment. The mask is formed at a position where the mask can be aligned. The first background portion 71 and the second background portion 72 are placed in a positional relationship such that scanning lines 74 and 75 during mask alignment pass through the same background portion. That is, as shown in FIG. 7(,), the scanning line 7
4 and 75 pass through the edge of the mark portion 73, as for the background portion, only the first background portion 71 passes through, and as shown in FIG.
As shown in C), when passing through the center of the mark portion 73, it is configured to pass only through the second background portion 72.

本実施例の場合はマーク部分73が明るいか暗いかにか
かわらず、第1又は第2の背景部分を選択して走査する
ことによシアライメント・マークを組にして用いること
なしにマスク合わせをすることができ、第1の実施例の
場合に比べ省ス4−スが図れる。以下、本実施例のウェ
ハーアライメント・1−りのマスク合わせについて説明
する。
In the case of this embodiment, regardless of whether the mark portion 73 is bright or dark, by selecting and scanning the first or second background portion, mask alignment is performed without using shear alignment marks as a set. Therefore, it is possible to save time compared to the first embodiment. Hereinafter, wafer alignment and one-way mask alignment in this embodiment will be explained.

図に示す様にマスク合わせ時の7ライメント・マーク見
え方は4通j5になる。(a)及び(b)は、第1背景
部分7zが明るく第2背景部分72が暗い場合を示す。
As shown in the figure, the number of 7 alignment marks visible during mask alignment is 4 j5. (a) and (b) show the case where the first background portion 7z is bright and the second background portion 72 is dark.

この場合は、走査線74及び75が明るい第1背景部分
7zを通る様に走査すること忙よシ、マスク合わせを行
なうことができる。第1背景部分71を通る走査線に対
して、(&)は前述の第1の場合、(b)は第2の場合
に対応する様になるからであ゛る。(c)及び(d)は
、第2背景部分72が明るく第1背景部分71が暗い場
合、を示す。この場合は走査線74及び75が明るい第
2背景部分72を通る様に走査することによシ、マスク
合わせを行なうことができる。第2背景部分72を通る
走査線74及び75に対して、(、)は第1の場合、(
b)は第2の場合に対応する様になるからである。
In this case, mask alignment can be performed while scanning lines 74 and 75 pass through the bright first background portion 7z. This is because for the scanning line passing through the first background portion 71, (&) corresponds to the first case described above, and (b) corresponds to the second case. (c) and (d) show the case where the second background portion 72 is bright and the first background portion 71 is dark. In this case, mask alignment can be performed by scanning so that the scanning lines 74 and 75 pass through the bright second background portion 72. For scan lines 74 and 75 passing through the second background portion 72, (,) is in the first case (
This is because b) corresponds to the second case.

第8図は本発明の第3の実施例を説明する為の図で、ウ
ェハーアライメント・マークとマスクのアライメント・
マークを重ねて、位置合わせをしている状態を示す。
FIG. 8 is a diagram for explaining the third embodiment of the present invention, and shows the alignment between the wafer alignment mark and the mask.
The marks are overlapped to show the alignment status.

第8図(、)〜(d)において、ウェハーアライメント
・マークは第2の実施例の層構成と同じ第1背景部分8
1と第2背景部分82とを有する。又これら両背景部分
を含む背景部分の中央に第2の実施例の層構成と同じマ
ーク部分83を有する。このウェハーアライメント・マ
ークは、背景部分が8zと82に分割されている他は第
2図(a)に示した従来のウェハーアライメント・マー
クを45°回転したツリー7となっている。これに合わ
せて、左傾斜線で示したマスクの7ライメント・マーク
も45゜回転したものとなってhる。
In FIGS. 8(,) to (d), the wafer alignment mark is located in the first background portion 8, which is the same as the layer structure of the second embodiment.
1 and a second background portion 82. Further, a mark portion 83 having the same layer structure as the second embodiment is provided at the center of the background portion including both of these background portions. This wafer alignment mark is a tree 7 obtained by rotating the conventional wafer alignment mark shown in FIG. 2(a) by 45 degrees, except that the background part is divided into 8z and 82. In accordance with this, the 7 alignment mark of the mask indicated by the left inclined line has also been rotated by 45 degrees.

第2の実施例では第7図(λ)〜(d)に示す様に縦横
2方向の走査線を必要としたのに対し、本実施例では4
5°回転している為に1方向の走査線84によシマスフ
合わせをすることができるという特徴を有する。すなわ
ち、マーク部分83I/c区切られた両側の走査線84
の背景部分上の長さを両側開じとすることによシ横方向
のマスク合わせを行ない、その走査線の長さをあらかじ
め定められた長さになる様にすることによシ、縦方向の
位置合わせをすることができるのである。この様な理由
によシ第8図に示す様に横方向の走査線に対応して第1
背景部分81と第2背景部分82が上下方向に並ぶ様装
置されている。
While the second embodiment required scanning lines in two directions, vertical and horizontal, as shown in FIG. 7(λ) to (d), this embodiment required four scanning lines.
Since it is rotated by 5 degrees, it has the characteristic that it can be aligned with the scanning line 84 in one direction. That is, the scanning lines 84 on both sides separated by the mark portion 83I/c
By making the length on the background part open on both sides, horizontal mask alignment is performed, and by making the length of the scanning line a predetermined length, vertical mask alignment is performed. It is possible to align the positions. For this reason, as shown in FIG. 8, the first
The background portion 81 and the second background portion 82 are arranged vertically.

本実施例の場合も、アライメント・マークの見え方は(
、)〜(d)に示す様に4通りとなシ、走査線を選択す
ることにより(、)及び(c)は前述の第1の場合、(
b)及び(d)は第2の場合の下でマスク合わせができ
る。
In the case of this example as well, the appearance of the alignment mark is (
By selecting the scanning lines in four ways as shown in , ) to (d), (, ) and (c) can be obtained in the first case described above.
b) and (d) allow mask alignment under the second case.

尚、本発明の第3の実施例で縦方向の走査線を用いるこ
とはできない。なぜなら、縦方向の走査線では、この走
査線が通る背景部分が同じとはならず、背景部分の一方
が暗い為、この暗い部分では前述の第4の場合となシ、
マスク合わせができないのである。その為、縦方向の走
査線を用いる場合は、第1及び第2背景部分が左右方向
に並ぶ様形成する。
Note that vertical scanning lines cannot be used in the third embodiment of the present invention. This is because, in a vertical scanning line, the background parts through which this scanning line passes are not the same, and one of the background parts is dark, so in this dark part, the fourth case described above does not occur.
Mask matching is not possible. Therefore, when using vertical scanning lines, the first and second background portions are formed so as to be lined up in the left-right direction.

本発明のウェハーアライメント・マークは変形例として
第9図(、)に示す様に第1の実施例の第1マーク部分
12Lと同じ層構成の第1マーク部分9zと、第2マー
ク部分12Rと同じ層構成の第2マーク部分92とから
なるマーク部分とその周囲の背景部分93とを有する様
に構成してもよい。
As a modified example of the wafer alignment mark of the present invention, as shown in FIG. It may be configured to have a mark portion including a second mark portion 92 having the same layer structure and a background portion 93 surrounding the mark portion.

この場合は(b)に示す様な、マーク部分よシ小さい暗
膜部分94を有するマスクの7ライメント・マークを用
いてマスク合わせをするのに好ましい。
In this case, it is preferable to perform mask alignment using a 7-alignment mark of a mask having a dark film portion 94 smaller than the mark portion, as shown in FIG.

このマスク合わせは、(C)に示す様に走査線95及び
96の走査が第1マーク部分91及び第2マーク部分9
2のうち明るい方を通る様にする。
In this mask alignment, scanning lines 95 and 96 scan the first mark portion 91 and the second mark portion 9
Make sure to pass through the brighter of the two.

尚、本発明の各実施例として桧、背景部分はダート酸化
層材料層を有し、マーク部分はフィールド酸化層材料層
を有する場合を例としたが、製造プロセス上の都合等に
よシ、背景部分がフィールド酸化層材料層、マーク部分
がダート酸化層材料層を有する場合も適用できるのはい
うまでもない。
In each of the embodiments of the present invention, the background part has a dirt oxide layer material layer and the mark part has a field oxide layer material layer, but due to manufacturing process reasons, etc. Needless to say, the present invention can also be applied to a case where the background portion has a field oxide layer material layer and the mark portion has a dirt oxide layer material layer.

以下、本発明のウェハーアライメント・マークが半導体
装置の製造工程とともに形成され、マスク合わせに用い
られる状態をMOS トランジスタを素子に有する半導
体装置を例にとりで、第10図(a)〜(、)を用いて
説明する。
Hereinafter, the state in which the wafer alignment mark of the present invention is formed during the manufacturing process of a semiconductor device and used for mask alignment will be explained using a semiconductor device having a MOS transistor as an element as an example, and FIGS. I will explain using

第10図(&)及び(b)は、第1の実施例のウェハー
アライメント・マークが形成されていく工程を示すO 図において、101はウェハーアライメント・マーク形
成予定領域、102は素子形成予定領域を示す。
10(&) and (b) show the process of forming wafer alignment marks in the first embodiment. In the diagrams, 101 is a wafer alignment mark formation area, and 102 is an element formation area. shows.

(=)に示す様に、まず素子分離に用いられるフィール
ド酸化層103を形成する工程で、マーク部分12L及
び12Rを形成する予定領域にフィールド酸化層材料層
15を形成する。次に素子のダート酸化層104を形成
する工程で背景部分11L及びIIRを形成する予定領
域にr−)酸化層材料層z4を形成する。
As shown in (=), first, in a step of forming a field oxide layer 103 used for element isolation, a field oxide layer material layer 15 is formed in regions where mark portions 12L and 12R are to be formed. Next, in the step of forming the dirt oxide layer 104 of the element, an r-) oxide layer material layer z4 is formed in the region where the background portion 11L and IIR are to be formed.

この後、(b) K示す様に1層厚2600^or−ト
電極層105を形成する工程で、これを構成するポリシ
リコン層で、ウェハーアライメント・マーク形成予定領
域101上は同じ厚さのダート電他材料層106を形成
する。次に1ゲ一ト電極材料層zosを酸化し、層厚8
00Xの第2ダート酸化層106を形成する工程で、ダ
ート電極材料層Z6を酸化し、同じ厚さの第2ダート酸
化層材料層17を形成する。
After this, in the step of forming the electrode layer 105 with a thickness of 2,600 mm (1 layer) as shown in (b) K, the polysilicon layer constituting this layer has the same thickness on the area 101 where the wafer alignment mark is to be formed. A dart electric material layer 106 is formed. Next, the 1 gate electrode material layer zos is oxidized to a layer thickness of 8
In the step of forming the second dirt oxide layer 106 of 00X, the dirt electrode material layer Z6 is oxidized to form the second dirt oxide layer material layer 17 having the same thickness.

この後、第1ダート酸化層104にコンタクトホールを
形成するエツチング工程で、ウェハーアライメント・マ
ーク形成予定領域の一方の第2ダート酸化層材料層17
をエツチングする。これKよシ第2f−)酸化層材料層
I7が完全に除去されるとともにr−)電極材料層I6
のポリシリコン層が100X程度オーバーエツチングさ
れ2500又となる。これによシ、第1図(b)の断面
構造のウェハーアライメント・マークが形成される。尚
、これ以前のいずれかの工程でウェハー13には不純物
が拡散され、不純物拡散領域が形成されるが、詳説はし
ない。
After this, in an etching process to form a contact hole in the first dirt oxide layer 104, the second dirt oxide layer material layer 17 on one side of the wafer alignment mark formation area is etched.
etching. After this, the second f-) oxide layer material layer I7 is completely removed and r-) the electrode material layer I6.
The polysilicon layer is over-etched by about 100X, resulting in 2500 layers. As a result, a wafer alignment mark having the cross-sectional structure shown in FIG. 1(b) is formed. Incidentally, impurities are diffused into the wafer 13 in any of the steps before this, and an impurity diffusion region is formed, but this will not be explained in detail.

第10図(c)〜(、)は、以上の工程で形成されたウ
ェハーアライメント・マークを用いて半導体装置を形成
する工程である。
FIGS. 10(c) to 10(,) show steps of forming a semiconductor device using the wafer alignment marks formed in the above steps.

(c)はウェハーとマスクのマスク合わせ工程である。(c) is a mask alignment process between the wafer and the mask.

前述の工程後、眉間絶縁層として750OX程度のPS
GMlolを形成する。前述した様に、このPSG層1
07は層厚の制御が難しく、7 s OOXを中心とし
て、100OX程度の層厚のばらつきを有する。次に、
この上にレジスト層10Bを形成し、マスク109とマ
スク合わせを行なう。マスク合わせ後、7 # ) ’
)ン工程が行なわれる。
After the above process, PS of about 750OX is applied as an insulating layer between the eyebrows.
Form GMlol. As mentioned above, this PSG layer 1
It is difficult to control the layer thickness of 07, and the layer thickness varies by about 100OX around 7s OOX. next,
A resist layer 10B is formed on this, and mask alignment with the mask 109 is performed. After mask alignment, 7#)'
) process is carried out.

(d) G! xッチングが行なわれた状態を示す。フ
ォトリノ工程で、前述のマスク合わせが行なわれ、エツ
チングが行なわれる。エツチング後、レジスト層101
1は除去される。この後、A1等によシミ極パターン!
10が形成され、(、)の様なMO8IC素子を有する
半導体装置を得る。
(d) G! A state in which x-tching has been performed is shown. In the photoreno process, the aforementioned mask alignment is performed and etching is performed. After etching, resist layer 101
1 is removed. After this, stain polar pattern on A1 etc.!
10 is formed to obtain a semiconductor device having MO8IC elements as shown in (,).

ところで、本発明は、第1の実施例で説明した様に、第
1背景部分11Lと第2背景部分11Rに積層されてい
る各層の合計の層厚差が900Xすなわち(5)式で示
される層厚差Δdに多重反射等を考慮した層厚差となる
と好ましい。第1の実施例では、素子形成の工程の条件
で第2ダート酸化層材料層17の厚さが800Xと、上
記の層厚差rシも小さい場合を例にとったので、r−ト
電衡材料層16を100Xオーバーエツチングする必要
があった。しかしながら、第2ダート酸化層材料層17
の厚さが、上記の層厚差よシも大きい場合には、この酸
化層材料層17を上記の層厚差だけ除去するにとどめる
。例えば、酸化層材料層12の厚さが100OXである
場合は、900Xだけエツチングし、100Xは残す様
にする。
By the way, as explained in the first embodiment, the present invention provides a method in which the difference in the total layer thickness of each layer stacked on the first background portion 11L and the second background portion 11R is 900X, that is, expressed by equation (5). It is preferable that the layer thickness difference Δd takes into consideration multiple reflections and the like. In the first embodiment, the thickness of the second dirt oxide layer material layer 17 is 800X under the conditions of the element formation process, and the above-mentioned layer thickness difference r is also small. A 100X overetch of the balanced material layer 16 was required. However, the second dirt oxide layer material layer 17
If the thickness of the oxide material layer 17 is larger than the above-mentioned layer thickness difference, the oxide layer material layer 17 is only removed by the above-mentioned layer thickness difference. For example, if the thickness of the oxide material layer 12 is 100X, only 900X is etched, leaving 100X.

(発明の効果) 本発明は、以上説明した様にウェハーアライメント・マ
ークの少なくともマーク部分又は背景部分のうちでマス
クのアライメント・マークの暗膜部分のエツジと重ねら
れる部分が、各層の合計の厚さが異なる第1の部分と第
2の部分から構成され、その層厚差が、マスク合わせに
用いる単色光を照射したときに反射率の周期がずれる様
構成されているので、これら第1又は第2の部分のうち
一方の部分の反射率が低下しても、他方は反射率が高く
なるので、マスクのアライメント・マークの暗膜部分の
エツジ検出は容易となシ、この反射率の高い部分を選択
してマスク合わせをすることができる様になるのである
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides that the portion of at least the mark portion or the background portion of the wafer alignment mark that overlaps with the edge of the dark film portion of the alignment mark of the mask has a thickness equal to the total thickness of each layer. It is composed of a first part and a second part with different thicknesses, and the difference in layer thickness is such that the period of reflectance shifts when irradiated with monochromatic light used for mask alignment. Even if the reflectance of one of the second parts decreases, the reflectance of the other part increases, so it is easy to detect the edge of the dark film part of the mask alignment mark. This allows you to select parts and perform mask matching.

従°りて、層厚の制御が困難な層を積層してマスク合わ
せをする場合であっても、それ以前に反射率の異なる2
つの部分が形成されているのでマスク合わせを容易にす
ることができる。そのため、従来レジスト厚さを変化さ
せて露光工程をやシ直さなければならなかりたウェハー
を、その1ま処理することができ、工程を簡単にするこ
とができる。又、やシ直し等の特別な工程を考慮する必
要がない為、工程の自動化も、容易となる。特に、十回
〜士数回もの7オトリンエ程を必要とする高集積の半導
体装置においては、その効果は著しい。
Therefore, even when laminating layers whose thickness is difficult to control and performing mask alignment, two layers with different reflectances must be stacked beforehand.
Since two portions are formed, mask alignment can be facilitated. Therefore, the wafer, which conventionally required changing the resist thickness and redoing the exposure process, can be processed for just one step, and the process can be simplified. In addition, since there is no need to consider special processes such as re-shaping, process automation becomes easy. In particular, the effect is remarkable in highly integrated semiconductor devices that require 7 to 7 cycles of processing.

尚、本発明の各実施例における特有の効果をまとめると
次の様になる。
Note that the unique effects of each embodiment of the present invention are summarized as follows.

第2の実施例は第1の実施例に比ペアライメント・マー
クを1つ用意するだけでよく、省スペースが図れる様に
なる。
The second embodiment requires only one comparison alignment mark in addition to the first embodiment, and space can be saved.

第3の実施例は第2の実施例同様にアライメント・マー
クを1つ用意するだけでよいとともに、更に、一方向の
走査線のみで縦横両方向の位置合わせをすることができ
る様になる。
In the third embodiment, just one alignment mark is required as in the second embodiment, and furthermore, it is possible to perform alignment in both vertical and horizontal directions using only one scanning line.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)及び(b)は本発明の第1の実施例を説明
する為の図で、(a)はウェハーアライメント・マーク
の平面図、(b)はそのAl−A2断面図、第2図(、
)は従来のウェハーアライメント・マークの平面図、(
b)はマスクのアライメント・マークの平面図、第3図
(&)及び(b)は従来のクエハーアライメント・マー
クを用いてマスク合わせができない状態の平面図、第4
図は1層の層に単色光を照射した場合の波長と反射率と
の関係を示すグラフ、第5図は、本発明の第1の実施例
のウェハーアライメント・マスクにおけるPSG層厚さ
と反射率の関係を示すグラフ、第6図(、)及び(b)
は本発明の第1の実施例のウェハアライメント・マーク
を用いてマスク合わせを行なっている状態の平面図、第
7図(、)〜(d)は本発明の第2の実施例のウェハー
アライメント・マークを用いてマスク合わせを行なって
いる状態の平面図、第8図(i、)〜(d)は、本発明
の第3の実施例のウェハー7ライメント・マークを用い
てマスク合わせをしている状態の平面図、第9図(、)
は反射率の位相が異なる部分を背景部分の代シにマーク
部分で形成した平面図、(b)はそれに用いるマスクの
アライメント・マークの平面図、(C)はこれらアライ
メント・マークを用いてマスク合わせをしている状態の
平面図、第10図(、)〜(e)は本発明の第1の実施
例のウェハーアライメント・マークが素子を形成する工
程とともに形成され、マスク合わせに用いられる状態を
示す各工程における断面図0 11L、71 、Ell・・・第1背景部分、IIR,
72゜82・・・第2背景部分、21.93・・・背景
部分、12L。 9Z・・・第2マーク部分、12R,92・・・第2マ
ーク部分、22.73.83・・・マーク部分、13・
・・クエハー、14・・・第1)r′″−ト酸化層材料
層、z5・・・フィールド酸化層材料層、16・・・ダ
ート電極材料層、17・・・第2ダート酸化層材料層、
24.94・・・暗膜部分。 特許出願人  沖電気工業株式会社 宮崎沖電気株式会社 第1図 第5図 第6図 第7図 第8図
FIGS. 1(a) and 1(b) are diagrams for explaining the first embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view of a wafer alignment mark, (b) is an Al-A2 cross-sectional view thereof, Figure 2 (,
) is a top view of a conventional wafer alignment mark, (
b) is a plan view of the alignment mark on the mask, FIGS.
The figure is a graph showing the relationship between wavelength and reflectance when one layer is irradiated with monochromatic light. Figure 5 is the PSG layer thickness and reflectance in the wafer alignment mask of the first embodiment of the present invention. Graphs showing the relationship between, Figure 6 (,) and (b)
7 is a plan view of a state in which mask alignment is performed using the wafer alignment mark of the first embodiment of the present invention, and FIGS. 7(a) to (d) are wafer alignments of the second embodiment of the present invention.・The plan view of the state in which mask alignment is performed using marks, FIGS. Plan view of the state shown in Fig. 9 (,)
(b) is a plan view of the mask alignment marks used for this, and (C) is a plan view of the mask using these alignment marks. FIGS. 10(a) to 10(e), which are plan views of the alignment state, show the state in which the wafer alignment marks of the first embodiment of the present invention are formed during the process of forming elements and are used for mask alignment. Cross-sectional views in each process showing 0 11L, 71, Ell... first background part, IIR,
72°82...Second background part, 21.93...Background part, 12L. 9Z...second mark part, 12R, 92...second mark part, 22.73.83...mark part, 13.
... Quahar, 14... 1st) r'''-t oxide layer material layer, z5... Field oxide layer material layer, 16... Dirt electrode material layer, 17... Second dirt oxide layer material layer,
24.94...Dark film part. Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. Miyazaki Oki Electric Co., Ltd. Figure 1 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ウェハー上の背景部分上に第1の厚さのSiO_
2層、該背景部分中に設けられるマーク部分上に前記第
1の厚さと異なる第2の厚さのSiO_2層を有し、こ
れらSiO_2層上に上部が酸化されたポリシリコン層
を有するウェハーアライメント・マークであって、 前記背景部分又はマーク部分のうち一方にマスクのアラ
イメント・マークの暗膜部分が重ねられ、単色光を照射
してマスク合わせを行なうウェハーアライメント・マー
クにおいて、 前記背景部分又はマーク部分のうち少なくとも前記暗膜
部分のエッジと重なる部分は、積層された前記各層の合
計の厚さが、第3の厚さの第1の部分と、上方から所定
の厚さ除去して第4の厚さに形成された第2の部分を有
し、この厚さの差は、前記単色光の干渉による反射率の
周期の位相がずれる様構成されたウェハーアライメント
・マーク。
(1) A first thickness of SiO on the background part on the wafer
2 layers, a SiO_2 layer having a second thickness different from the first thickness on a mark part provided in the background part, and a polysilicon layer having an oxidized upper part on these SiO_2 layers.・A wafer alignment mark in which a dark film portion of an alignment mark of a mask is superimposed on one of the background portion or the mark portion, and mask alignment is performed by irradiating monochromatic light; At least a portion of the portion that overlaps with the edge of the dark film portion has a total thickness of the laminated layers, the first portion having the third thickness, and the fourth portion by removing a predetermined thickness from above. The wafer alignment mark has a second portion formed to have a thickness of 1000 nm, and the difference in thickness is configured such that the phase of the period of reflectance due to interference of the monochromatic light is shifted.
(2)特許請求の範囲第1項において、前記単色光の干
渉による周期の位相のずれは半波長程度であるウェハー
アライメント・マーク。
(2) The wafer alignment mark according to claim 1, wherein a periodic phase shift due to interference of the monochromatic light is about half a wavelength.
(3)特許請求の範囲第1項において、前記第1の部分
と第2の部分は、マスク合わせ時の走査線が、それぞれ
同じ厚さの部分を通る様に配置されたウェハーアライメ
ント・マーク。
(3) The wafer alignment mark according to claim 1, wherein the first portion and the second portion are arranged so that scanning lines during mask alignment pass through portions having the same thickness.
JP59273784A 1984-12-27 1984-12-27 Wafer alignment mark Granted JPS61154126A (en)

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JPH0120529B2 JPH0120529B2 (en) 1989-04-17

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6181018B1 (en) 1998-06-12 2001-01-30 Nec Corporation Semiconductor device

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US6181018B1 (en) 1998-06-12 2001-01-30 Nec Corporation Semiconductor device

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